交通荷载作用下公路路基工作区深度研究
摘要：根据路面不平整实测资料,获得了汽车动荷载的计算模型和参数,并利用此荷载模式来分析公路结构的动力响应。考虑到公路结构的三维分层性状,利用Fourier变换技术和求解层状结构的精确刚度矩阵法,研究了公路结构在移动汽车荷载作用下的动力响应问题。为了方便工程应用,利用Odemark厚度和模量的当量转换公式,将公路结构简化为由路面、路基及地基组成的3层体系,并以此为基础分析了路基动应力的衰减规律,同时重点研究了汽车轴载大小、当量路面厚度及路基模量对路基工作区深度的影响,最后建议了路基工作区深度的定量表达式,研究结果可为公路路基设计提供参考。干湿交替作用后砂岩破裂过程实时观测与分析
摘要：采用岩石破裂全过程的细观力学试验系统进行了天然状态及干湿交替作用后的完整和含预制圆孔砂岩试件的单轴压缩破裂试验。利用显微镜观察了砂岩裂纹萌生、扩展以及试件的失稳破坏过程。经过干湿交替作用后岩样更容易在较低的应力状态下发生裂纹的扩展,并且裂纹扩展的初始阶段一般表现为拉破裂。完整试件的裂纹是随机性的三维扩展,而有预制圆孔试件一般是从预制圆孔周边开始扩展。天然状态下的预制圆孔试件在起裂时从圆孔的压应力集中区产生剪切裂纹;而干湿交替作用后,起裂时可能先从拉应力集中区产生拉裂纹,并且裂纹演化过程更为复杂一些,破裂形式多样化。与天然状态相比,经过干湿循环作用后的砂岩破坏脆性降低,强度等力学参数也随干湿交替次数增加而逐渐降低。渗滤液浸泡对深度脱水污泥强度和渗透性能的影响
摘要：为探讨深度脱水污泥作为垃圾填埋场覆盖材料在湿润气候区的服役性能,将杭州主城区污水处理厂处理后的深度脱水污泥分别在蒸馏水、渗滤液中浸泡一个月和两个月,测试其强度和渗透特性的变化规律,并与填埋场覆盖层常用的黏性土进行了对比。试验结果表明,相对于一般污泥,深度脱水污泥的无侧限抗压强度较高,但在渗滤液和蒸馏水中浸泡两个月后分别降低5.4%和18.9%。在蒸馏水和渗滤液中浸泡两个月的深度脱水污泥黏聚力有所降低,而有效内摩擦角提高约7.5°;在浸泡水和渗滤液后,脱水污泥的渗透系数提高约3～5倍。该深度脱水污泥应用于填埋场覆盖材料时,其强度达到城镇污水处理厂污泥填埋控制要求。基于强度参数演化行为的岩石峰后应力-应变关系研究
摘要：基于岩石材料峰后强度参数的演化行为,结合强度准则,提出了建立峰后应力-应变关系的一般方法。在此基础上,基于摩尔-库仑强度准则,以最大主应变1作为应变软化参数,假设黏聚力c,内摩擦角为主应变1的分段线性函数条件下,给出了岩石材料的峰后应力-应变关系式的求法。在数值算例中,利用提出的方法,给出了大理岩在不同围压下的应力-应变曲线,算例显示,利用这一方法求得的峰后应力-应变关系曲线变化趋势与试验数据基本一致,表明该方法在研究峰后应力-应变关系上具有一定的合理性。细粒含量对粗粒土冻胀特性影响的试验研究
摘要：为了得到同时满足冻胀率和击实效果的最大细粒土含量,通过葡氏击实和冻胀试验,研究了不同细粒土含量、不同干密度条件下细圆砾土填料的冻胀特性。研究结果表明,9%细粒土含量下细圆砾土试样的压实效果最好;细圆砾土试样的冻结过程可以划分为快速冻结区、过渡区、似稳定区和稳定区;细粒土含量低于10%时,细圆砾土属于弱冻胀填料;同时满足冻胀率和压实效果的最大细粒土含量为9%;细粒土含量相同时,细圆砾土试样的冻胀率随干密度的增加,先增大而后减小,即存在一个最不利干密度;冻结48 h后,细圆砾土试样冻土段的含水率均大于初始含水率,其不同位置含水率分布曲线呈S型,且随着细粒土含量的增加逐渐呈现倒三角形分布;细圆砾土试样干密度的增大有效地阻断了水分迁移路径。海相软土压缩特性的试验研究
摘要：对不同取样方式得到的上海、江苏地区海相软黏土的原状样和重塑样进行了单向压缩和等向压缩试验,分别得到各自的压缩曲线、压缩指数C c和回弹指数Cs。通过比较原状样、重塑样的归一化压缩曲线的差异,确认了结构性对软黏土压缩特性的影响。把屈服应力后的压缩曲线外延至10 kPa时的孔隙比定义为参考孔隙比e1＊0,用于简单量化土的组构。根据多次单向压缩试验结果得到的压缩指数C c,建立了原状样和重塑样的压缩指数C c与孔隙比e1 0或参考孔隙比e1＊0的相关方程,并通过单向、等向压缩指数的比较,认为此方程也适用于等向压缩试验结果。根据原状、重塑样压缩指数C c与参考孔隙比e1＊0具有基本相同关系的结论,对原状样的结构屈服特性进行了探讨,认为原状样在压力大于结构屈服应力后,胶结已基本破坏,原状样和重塑样压缩特性差异主要是由组构的差异引起的。该研究成果,尤其是压缩指数C c与参考孔隙比e1＊0的相关方程,可为工程提供重要的参考。砂性土成拱应力释放特性的模型试验及数值模拟研究
摘要：通过室内模型试验研究了卸荷尺度及孔隙率对砂性土成拱应力释放特性的影响,并应用离散元分析软件PFC2D进一步对颗粒摩擦性质影响、成拱后应力场以及位移场变化规律和应力释放分区进行了细观研究。研究发现：（1）数值模拟对卸荷尺度影响因素的研究结果与室内试验一致,应用PFC2D研究砂性土应力释放特性是可行的。（2）应力释放区内竖向应力释放大于应力加载区,而水平应力释放小于应力加载区;侧压力系数在应力释放区内距离卸荷位置越近增量越大,而在应力加载区距离卸荷位置越近增量越小。（3）砂性土摩擦性质会减小土体成拱对应力释放以及侧压力系数变化的影响。（4）应力释放随着卸荷尺度及孔隙率的增大而增大;对于侧压力系数,在应力释放区内随着卸荷尺度或孔隙率的增大而增大,而在应力加载区随着卸荷尺度或孔隙率的增大而减小。考虑硬化软化和剪胀特性的绿泥石片岩力学模型
摘要：绿泥石片岩是一种典型的软岩,开挖过程中出现的围岩大变形和塌方对工程安全危害极大。为了深入研究绿泥石片岩的力学特征并建立其合理的力学模型,首先进行了不同围压下的三轴压缩试验,并考虑应力状态对塑性演化的影响,定义了新的内变量;分析了凝聚力和内摩擦角随内变量的演化规律,结果表明,凝聚力先近似呈线性减小,而后近似呈抛物线递减至残余破坏;而内摩擦角一直近似呈抛物线递增;研究了绿泥石片岩的剪胀特性,分析了剪胀角随内变量演化规律,结果表明,剪胀角与内摩擦角呈相反的演化趋势。考虑硬化、软化和剪胀特性,建立了绿泥石片岩的力学模型,对室内三轴压缩试验结果的模拟分析表明,该力学模型可以较好地描述绿泥石片岩的硬化、软化规律和剪胀等性质,为工程安全性分析提供了基本的力学模型,对于类似软岩力学性质的研究也具有重要的参考意义。基于失稳状态耗能最小原理的预应力锚索加固边坡稳定性上限解析
摘要：基于岩土塑性极限分析上限理论的基本原理,考虑预应力锚索的加固效应,分析了单预应力锚索加固措施条件下边坡的稳定性特性,并由此探讨了多预应力锚索共同加固边坡的稳定性能量分析方法。结合强度折减技术,采用内点迭代方法和序列二次规划优化迭代法对锚固边坡安全系数目标函数进行了能量耗散最小化意义上的优化计算。典型算例的分析计算表明：锚索加固效应可以有效地提高边坡的稳定性,预应力锚索设置位置对边坡安全系数、临界滑裂面位置和锚索长度有显著影响。综合考虑锚索设置位置对边坡安全系数和锚索长度的影响,单锚索的最优设置位置应位于边坡中下部区域。采用多排锚索加固既可以保证边坡的安全储备,也可有效避免局部稳定性问题。深大基坑首层盆式开挖对基坑变形影响分析
摘要：以上海中心大厦裙房逆作施工基坑的首层土方开挖为背景,针对盆式开挖盆边预留土堤大小对基坑变形影响进行了深入分析。结果表明,围护墙变形计算值与实测值较为吻合;在逆作法深大基坑中,围护墙厚度在0.8～1.6 m之间变化及是否考虑地墙落低作用对首层开挖的基坑变形影响不明显;采用梁单元模拟围护墙比采用实体单元的围护墙变形计算值要大10%～21%左右,原因是采用后者能考虑土体与墙之间摩擦力所产生的抵抗弯矩作用。预留土堤所承受的水平抗侧压力F随土堤宽度b的减小,先缓慢减小,当b达到为20 m左右时,F值达到最小值,接着随b的减小F值逐渐增加;对特定的盆边开挖深度h1,b值存在一临界值bc r,当b减小到bc r时,F达到峰值,此时如再减小b值,墙体位移将迅速增加;且bc r值随h1值增大而增大。最后根据分析,给出了盆式开挖预留土堤尺寸设计建议。基于独立信息数据波动赋权的泥石流危险度评价
摘要：针对经典泥石流危险度评价中以灰色关联度作为次要危险因子筛选依据的不足,采用复相关系数作为泥石流次要危险因子筛选的依据,从而建立了泥石流危险度评价的主要危险因子与次要危险因子组合的多因子体系。在此基础上,针对次要危险与主要危险因子之间存在显著相关性,同时为了体现次要危险因子对泥石流危险度的贡献作用,采用独立信息数据波动赋权法计算泥石流次要危险因子的权重,建立了泥石流危险度评价的计算公式。以此计算东川市12条泥石流沟的危险度评价结果,计算结果比经典方法更符合次要因子的补充地位,从而证明了该方法的合理性。基于组合赋权-未确知测度理论的滑坡危险性评价
摘要：危险性评价与预测是滑坡灾害预防与减灾工作首要解决的重要内容。以西藏隆子县研究区内发育的滑坡为例,据其特有的地质环境条件,选取滑坡发育高程、坡度等13项影响因素作为滑坡危险性评价的指标,并建立分级标准将滑坡危险性划分为高度、中度和低度三级。采用组合赋权-未确知测度理论耦合评价模型,构建了评价指标未确知测度函数、评价指标组合赋权值、置信度判别准则,对研究区内20个滑坡进行了危险性评价,获得了每个滑坡危险性等级,并与模糊物元和突变理论评价结果及实测结果对比,评价结果基本符合实际情况,证明该方法科学合理,可为滑坡危险性预测提供新思路。隧道开挖对邻近单桩竖向受力特性影响
摘要：在分析隧道开挖对邻近单桩竖向受力特性影响时,基于荷载传递法和Winkler地基模型,利用两阶段分析法通过迭代求解给出隧道开挖与邻近单桩相互作用的弹塑性解答。通过与离心机试验的短期和长期试验结果的对比,分析了隧道开挖对邻近单桩的竖向影响,从而验证该方法的合理性和适用性。讨论了隧道开挖情况下隧道中心线距地表的距离、隧道中心线与桩轴线的距离、平均地层损失比、桩长、桩径、桩身强度6种因素对邻近单桩竖向受力特性的影响,提出隧道开挖对邻近单桩的竖向受力特性的影响规律。结果表明：随着隧道中心线距地表距离的增加,桩身沉降和桩身轴力先增大然后逐渐减小;随着隧道轴线与桩轴线距离的增加,桩身沉降逐渐减小,桩身轴力增大到一定值后逐渐减小;随着平均地层损失比的增加桩身沉降不断增大,桩身轴力逐渐增大到稳定值。强震作用下顺层岩质斜坡动力失稳机制及启动速度研究
摘要：岩质斜坡地震稳定性评价和地震滑坡启动速度计算是边坡地震失稳防治中的难点。结合5.12四川汶川地震诱发的大型高速滑坡,重点以唐家山高速滑坡为例,提出强震作用下中陡倾顺层岩质斜坡动力失稳机制为拉裂-楔劈-滑移-剪断,并着重阐述了拉裂面形成机制、＂楔劈＂岩块的杠杆作用和碎屑岩块的滚动摩擦效应。对应于该失稳模式,采用弹性力学理论,推导出地震作用下顺层岩体斜坡锁固段的破坏判据和突发剪断时锁固段岩体的形变能公式。考虑锁固段岩体形变能释放的优势方向,运用能量转化原理,给出了更为合理和精确的顺层岩质滑坡突发启动速度公式,进而确定滑坡启程速度。其研究结果为滑坡灾害范围和冲击损害程度提供有效定量计算方法。深埋隧洞微震活动区与岩爆的相关性研究
摘要：基于锦屏二级水电站深埋引水隧洞和排水洞大量微震监测数据及上百个不同等级岩爆实例,研究了深埋隧洞微震活动区与岩爆之间的关系。研究结果表明：（1）微震活动分布范围主要介于掌子面后方3倍洞径至前方1.5倍洞径之间,而岩爆高发区位于掌子面后方3倍洞径以内,表明岩爆高发区与微震事件主要分布范围相吻合;（2）隧洞工程岩爆潜在风险重点关注区域是掌子面后方3倍洞径已开挖范围,以及掌子面前方1.5倍洞径施工范围;（3）微震事件及岩爆分布呈区域性集结特点,其中一部分岩爆发生于微震事件集结区内部,另一部分岩爆发生于微震事件集结区边缘,这是岩体破坏过程中所固有的现象,与微震事件集结区边缘局部应力集中密切相关。复杂条件下隧道开挖循环进尺优化方法研究
摘要：复杂条件下如何选择合理的开挖进尺一直是隧道施工的难题之一。在已有的研究成果基础上,提出了圆形或近圆形隧道开挖过程的时空关系表达式,并给出基于现场位移监测数据的参数计算方法。结合关角隧道9#工区二郎洞断层破碎带现场施工情况及监测资料,建立了该断层破碎带开挖过程的时空效应关系式,结果表明,该关系式能够反映开挖过程中洞周位移的时空的变化。在此基础上提出了断层破碎带软岩开挖过程的时空效应分析及进尺优化的方法,对关角隧道9#工区几条较大断层破碎带隧道开挖的进尺进行了优化,优化后的开挖进尺是可行的,也解释了断层破碎带围岩隧道开挖＂短进尺＂的合理性。同时文中也分析了该方法的优点及适用范围。拖曳锚与安装缆绳相互作用力计算方法研究
摘要：深水系泊系统及其系泊基础的研发已成为国际海洋工程领域的前沿和关键课题,拖曳锚因其在承载力和深水安装中的诸多优势而具有良好的发展前景。在拖曳锚安装过程中,锚板与安装缆绳在系缆点处发生复杂的相互作用,分析二者之间的相互作用可等价为分析系缆点拖曳力的大小,研究拖曳锚与安装缆绳相互作用力的计算方法对认识锚板在海床土中的受力以及确定拖曳锚安装船的吨位具有重要指导意义。分别基于嵌入缆绳和拖曳锚在海床土中的力学模型,首次推导出适用于黏性土和无黏性土的系缆点拖曳力表达式,并开展模型试验验证,对比两类拖曳力计算方法的精度和稳定性,结果表明,两类计算方法均能合理预测系缆点拖曳力,但基于拖曳锚受力模型获得的表达式更为精确和稳定;通过参数考察,探究系缆点拖曳力预测模型中各参数的影响效应;经过与试验对比,给出关键参数的建议取值,该取值对研究结构与土体的相互作用问题具有重要参考价值。岩土工程可靠度分析的神经网络四阶矩法
摘要：针对岩土工程的功能函数强非线性且难以显式表达的特点,提出了基于人工神经网络的四阶矩法,充分利用了基本随机变量的统计信息。首先利用神经网络对结构的隐式功能函数进行拟合,求得基本随机变量在均值点处的功能函数值及其偏导数,然后利用泰勒级数展开的方法由基本随机变量的前四阶矩求得功能函数的前四阶矩,并借助于Pearson系统获得功能函数的更高阶矩。在此基础上,通过最大熵原理确定以功能函数各阶矩为约束的功能函数的概率密度函数,最后由一次积分得到结构的失效概率。通过数值算例和工程实例不同方法的对比分析,表明基于神经网络的结构可靠度分析四阶矩方法是可行的,有效的,能够满足岩土工程可靠度分析的要求。
